Siltumtehnika un termodinamika

Termodinamikas rašanas un attīstība ir saistīta ar siltumtehnikas vajadzībām.
Siltumtehnika sāka attīstīties pirms 400 gadiem, kad praktiskām vajadzībām pirmo reizi izmantoja ūdens tvaiku. Siltumtehnikā (siltuma mašīnās - SM) notiek siltuma un darba savstarpēja pārvēršanas dažados procesos un ciklos. Termodinamikas pētījumu objekts ir termodinamiskās sistēmas ar SM.
Kā zinātnes nozare termodinamika attistās apmēram pirms 250 gadiem, kurš M.Lomonosovs publicēja (1750. gadā) darbu “Pārdomas par siltuma un aukstuma cēloni”. Siltumtehnikas teorijas attīstībā svarīga loma bija sakot no XIX gadsimta (1824.gadā) Sadī Karno darbiem.
Termodinamika ir fizikās daļa un balstās uz eksperimentāli pierādītiem dabas likumiem, kas ir saistīti ar enerģiju un tās īpašībām. Termodinamika ir zinātne, kas pēta šo parvēršanos likumsakarības. Siltuma enerģetikā notiek siltiuma pārvadišana siltuma mašīnās mezgļās. Zinātne, kas petē šo procesu likumsakarības sauc par siltuma pārvadīšanas vai siltumapmaiņas teoriju.
Atkarība no apskatāmo jautājumu satura, termodinamiku iedala šādi:
1)vispārīgā vai fizikālā; 2) ķīmiskā; 3) tehniskā.
Tehniskā termodinamika ir cieši saistīta ar siltuma dzinēju attistību. Sakumā tie bija tvaika dzinēji, tad iekšdedzes dzinēji, reaktīvie un raķešu dzinēji, atoma enerģetikas iekārtas utt.
Tehniskā termodinamika lieto termodinamikas likumus siltuma un darba savstarpējiem pārvērtību procesiem. Tehniskās termodinamikas pamatuzdevumi ir:
1)teoretīski pamatot siltuma dzinēju un mašīnu darbu;
2)pētīt likumus siltuma pārvēršanai mehāniskajā enerģijā;
3)pētīt darba vielas termodinamiskās īpašības, lai atrastu vislabākās metodes enerģijās pārvēršanai ar vismazākiem zudumiem.
Tehniskā termodinamika galvenokārt aplūko siltuma un mehāniskās enerģijas pārveidošanu vienu otrā.
Termodinamiskās sistēmas stāvokli un siltuma enerģijas pārveidošanu darbā raksturo termodinamiskie parametri.
Tie ir gāzes makroskopiskie lielumi:
spiediens p;
temperatūra t,T ;
īpatnējais tilpums v vai blīvums ρ.
Tālāk kursā mes izmantosim galvēnokārt SI (Sistem Intenational) vienību sistēmu, kuras pamatā ir sekojošās vienības:
metrs (m) - garuma vienība;
kilograms (kg) - masas vienība;
sekunde (s) - laika vienība;
kelvins (K) - temperatūras vienība.
a) Temperatūra raksturo darba ķermeņa (vielas - gāzes) vai visas sistēmas sakarsēšanas (sasiluma) pakāpi.
Termodinamika galvēnokārt izmanto absolūto temperatūru, kuru mēra kelvinos (K). Pēc vielas molekulāri kinētiskās teorijas temperatūra T (K) ir proporcionāla molekulu vidējai kinētiskai enerģijai. Šo temperatūru atskaita no absolūtas nulles (pie kurās molēkulas partrauc kustēties).
Tehnikā izmanto vēl praktisko starptautisko skalu, kurā tempertūru mēra celsija grādos (oC).
Temperatūra, pie kuras kūst lēdus - 0 oC vai 273,15 K (pie normalā spiediena).
Temperatūra, pie kuras vārās ūdens - 100 oC vai 373,15 K (pie normalā spiediena).…